KR102072472B1 - 스테이지 기구의 위치 보정 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치 - Google Patents

스테이지 기구의 위치 보정 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 형태의 스테이지 기구의 위치 보정 방법은, 제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향의 각 위치에서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 적용하고, 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향의 각 위치에서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 적용하는, 스테이지의 위치의 변형량의 2차원 맵을 작성하고, 2차원 맵을 사용하여, 위치 데이터를 보정한다.

Description

스테이지 기구의 위치 보정 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치{STAGE MECHANISM POSITION CORRECTING METHOD AND CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명은, 스테이지 기구의 위치 보정 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치에 관한 것이고, 예를 들어 전자빔을 사용하여 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 장치 및 그 장치 내의 스테이지의 미러 굽힘 변형량을 보정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 극히 중요한 프로세스이다. 최근 몇년간, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 고정밀도의 원화 패턴(레티클 또는 마스크라고도 함)이 필요해진다. 여기서, 전자빔(EB: Electron beam) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 갖고 있으며, 고정밀도의 원화 패턴의 생산에 사용된다.
도 17은, 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 가변 성형형 전자선 묘화 장치에 있어서의 제1 애퍼쳐(410)에는, 전자선(330)을 성형하기 위한 직사각형 개구(411)가 형성되어 있다. 또한, 제2 애퍼쳐(420)에는, 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)을 원하는 직사각형 형상으로 성형하기 위한 가변 성형 개구(421)가 형성되어 있다. 하전 입자 소스(430)로부터 조사되어, 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)은, 편향기에 의해 편향되고, 제2 애퍼쳐(420)의 가변 성형 개구(421)의 일부를 통과하여, 소정의 일방향(예를 들어, X 방향으로 함)으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)에 조사된다. 즉, 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)와 제2 애퍼쳐(420)의 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과할 수 있는 직사각형 형상이, X 방향으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)의 묘화 영역에 묘화된다. 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)와 제2 애퍼쳐(420)의 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과시켜, 임의의 형상을 제작하는 방식을 가변 성형 방식이라고 한다.
여기서, 상술한 스테이지는, 예를 들어 레이저 간섭계에 의해 그 위치가 측정된다. 레이저 간섭계로 위치를 측정하기 위해서는 레이저를 반사하는 미러가 스테이지 상에 배치될 필요가 있다. 그리고, 그 미러 표면에 요철의 변형이 존재한 경우에도 레이저 간섭계로는 그 변형 오차분을 파악하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 레이저 간섭계에 의한 측정 위치를 그대로 사용하여 묘화를 행하면, 묘화되는 위치에 오차(변형)가 발생해버린다.
그 때문에, 종래, 미러의 변형에 의한 위치 어긋남을 보정하는 각종 방법이 검토되었다(예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제2009-88371호 참조).
종래의 스테이지 기구에서는, 레이저 조사 공간의 사이즈에 현재보다도 여유가 있었기 때문에, 고려하는 일 없이, 미러의 미소 변형의 파장과 동등 이상의 큰 스폿 직경으로 레이저를 조사하는 것이 가능하였다. 그 때문에, 스폿 직경 내에서 미러의 미소 변형에 의한 오차분이 평균화되어, 종래의 보정 방법으로도 허용할 수 있는 묘화 위치를 확보하는 것이 가능하게 되어 있었다.
일본 특허 공개 공보 제2009-88371호
그러나, 장치 설치 면적의 관계상, 장치 구성의 소형화가 주류가 되게 되었다. 그 때문에, 미러를 조사하는 레이저의 스폿 직경을 작게 함으로써, 레이저 간섭계의 시스템 구성을 소형화하여, 장치 전체 구성의 소형화를 목표로 삼고 있다. 이에 수반하여, 종래에 있어서는 평균화 효과로 가려져 있었던 미소 변형에 의해 레이저 간섭계에 의해 측정되는 스테이지 위치의 오차가 현저하게 나타나게 되었다. 그 때문에, 더욱 고정밀도의 보정 방법의 확립이 요망되고 있다.
본 발명은, 스테이지 기구의 미러의 미소 변형에 대한 스테이지 기구의 위치 보정을 행하는 것이 가능한 위치 보정 방법 및 이러한 방법을 실행 가능한 하전 입자빔 묘화 장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태의 스테이지 기구의 위치 보정 방법은,
시료를 적재하는 스테이지의 제1 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 레이저빔이 스테이지에 조사되는 스폿 직경 이하의 간격으로 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 스테이지를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 스테이지의 제1 방향 위치를 측정하고,
스테이지의 제2 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 스폿 직경 이하의 간격으로 제1 방향으로 스테이지를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 스테이지의 제2 방향 위치를 측정하고,
제2 방향의 각 위치에 있어서 측정된 스테이지의 제1 방향 위치에 기초하여, 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 연산하고,
제1 방향의 각 위치에 있어서 측정된 스테이지의 제2 방향 위치에 기초하여, 제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 연산하고,
제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향의 각 위치에서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 적용하고, 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향의 각 위치에서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 적용하는, 스테이지의 위치의 변형량의 2차원 맵을 작성하고,
2차원 맵에 정의된 변형량을 사용하여, 스테이지 상에 적재되는 시료 상의 위치를 나타내는 위치 데이터를 보정한다.
본 발명의 다른 형태의 스테이지 기구의 위치 보정 방법은,
시료를 적재하는 스테이지의 위치를 레이저 간섭법에 의해 측정하기 위한 레이저빔의 조사를 받는, 제1 방향으로 연장되는 스테이지의 제1 면과 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 스테이지의 제2 면의 요철 파장을 측정하고,
측정된 상기 제1 면과 제2 면 중 적어도 한쪽의 요철 파장 이상의 레이저빔의 스폿 직경이 되도록, 레이저빔의 광속 직경을 조정하고,
상기 제1 면과 제2 면 중 적어도 한쪽의 요철 파장 이상의 스폿 직경이 되도록, 광속 직경이 조정된 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해 스테이지 위치를 측정한다.
본 발명의 일 형태의 하전 입자빔 묘화 장치는,
시료를 적재하는 이동 가능한 스테이지의 제1 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 레이저빔이 스테이지에 조사되는 스폿 직경 이하의 간격으로 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 스테이지를 이동시킬 수 있으면서, 이동시켜진 위치마다, 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 스테이지의 제1 방향 위치를 측정하는 제1 레이저 측장 장치와,
스테이지의 제2 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 스폿 직경 이하의 간격으로 제1 방향으로 스테이지를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 스테이지의 제2 방향 위치를 측정하는 제2 레이저 측장 장치와,
제2 방향의 각 위치에 있어서 측정된 스테이지의 제1 방향 위치에 기초하여, 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 연산하는 제1 변형량 연산 처리 회로와,
제1 방향의 각 위치에 있어서 측정된 스테이지의 제2 방향 위치에 기초하여, 제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 연산하는 제2 변형량 연산 처리 회로와,
제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향의 각 위치에서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 적용하고, 제2 방향의 각 위치에 있어서의 제1 방향의 각 위치에서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 제1 방향의 각 위치에 있어서의 제2 방향으로의 스테이지의 위치의 변형량을 적용하는, 스테이지의 위치의 변형량의 2차원 맵을 작성하는 2차원 맵 작성 처리 회로와,
2차원 맵에 정의된 변형량을 사용하여, 스테이지 상에 적재되는 시료 상의 위치를 나타내는 위치 데이터를 보정하는 보정 처리 회로와,
시료를 적재하는 이동 가능한 스테이지와, 하전 입자빔을 방출하는 방출원과, 하전 입자빔을 편향시키는 편향기를 갖고, 하전 입자빔을 사용하여, 보정된 위치 데이터에 기초하여 시료 상에 패턴을 묘화하는 묘화 기구
를 구비한다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 각 영역을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 레이저 측장 장치의 측정 위치를 나타내는 개념도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 반사 미러에 굽힘 변형이 발생한 모습의 일례와 레이저 스폿 직경의 관계의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 기판 상에 형성된 평가 패턴의 위치의 어긋남량의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 측정 간격의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8의 (A) 및 (B)는, 실시 형태 1에 있어서의 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 미러 변형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 2차원 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11의 (A) 및 (B)는, 실시 형태 1에 있어서의 2차원 맵을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 스테이지 위치와 묘화 위치의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13의 (A) 및 (B)는, 실시 형태 1에 있어서의 샷 데이터의 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 15는, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 16은, 실시 형태 2에 있어서의 레이저 측장 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은, 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 실시 형태에서는, 스테이지 기구의 미러의 미소 변형에 대한 스테이지 기구의 위치 보정을 행하는 것이 가능한 방법 및 이러한 방법을 실행 가능한 묘화 장치에 대하여 설명한다.
또한, 이하, 실시 형태에서는, 하전 입자빔의 일례로서, 전자빔을 사용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자빔은, 전자빔에 한정하는 것은 아니고, 이온빔 등의 다른 하전 입자를 사용한 빔이어도 상관없다. 또한, 실시 형태에서는, 일례로서, 싱글빔을 사용한 묘화 장치에 대하여 설명하지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 멀티빔을 사용한 묘화 장치여도 상관없다.
실시 형태 1.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에 있어서, 묘화 장치(100)는, 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 장치(100)는, 묘화 기구(150)와 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 묘화 기구(150)는 묘화실(103)과 묘화실(103)의 상부에 배치된 전자 경통(전자빔 칼럼)(102)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는, 전자총(201), 조명 렌즈(202), 제1 애퍼쳐(203), 투영 렌즈(204), 편향기(205), 제2 애퍼쳐(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)를 갖고 있다. 그리고, 묘화실(103) 내에는, XY 스테이지(105)와 XY 스테이지(105)를 구동하는 모터(222, 224)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 대상이 되는 시료(101)와 레이저 간섭을 이용한 측장 시스템에 사용하는 반사 미러(30, 32)가 배치된다. 시료(101)로서, 예를 들어 반도체 장치가 형성되는 웨이퍼나 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용 마스크가 포함된다. 또한, 이 마스크는, 예를 들어 아직 아무 패턴도 형성되지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다.
제어계 회로(160)는, 제어 계산기(110), 메모리(112), 스테이지 제어 회로(122), 레이저 측장 장치(124, 126), 편향 제어 회로(130) 및 디지털/아날로그 변환(DAC) 증폭기(132)를 갖고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 스테이지 제어 회로(122), 레이저 측장 장치(124, 126) 및 편향 제어 회로(130)는, 도시하지 않은 버스를 통해 서로 접속되어 있다. 편향 제어 회로(130)에는, DAC 증폭기(132)가 접속되어 있다. 모터(222, 224)는, 스테이지 제어 회로(122)에 접속되어 있다. 묘화 장치(100)의 외부로부터 묘화 데이터가 입력되고, 기억 장치(140)에 저장되어 있다.
제어 계산기(110) 내에는, 샷 데이터 생성부(50), y 방향 위치 측정부(52), x 방향 위치 측정부(54), y 방향 변형 Δy 연산부(56), x 방향 변형 Δx 연산부(58), 2차원 맵 작성부(60), 보정부(62) 및 묘화 제어부(64)가 배치된다. 샷 데이터 생성부(50), y 방향 위치 측정부(52), x 방향 위치 측정부(54), y 방향 변형 Δy 연산부(56), x 방향 변형 Δx 연산부(58), 2차원 맵 작성부(60), 보정부(62) 및 묘화 제어부(64)라는 각 「~부」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 또는 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 또는, 다른 처리 회로(별도의 처리 회로)를 사용해도 된다. 샷 데이터 생성부(50), y 방향 위치 측정부(52), x 방향 위치 측정부(54), y 방향 변형 Δy 연산부(56), x 방향 변형 Δx 연산부(58), 2차원 맵 작성부(60), 보정부(62) 및 묘화 제어부(64) 내에 필요한 입력 데이터 또는 연산된 결과는 그 때마다 메모리(112)에 기억된다.
도 1에서는, 실시 형태 1을 설명하기 위해서 필요한 구성 부분 이외에 대해서는 기재를 생략하였다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성이 포함되어도 상관없음은 물론이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 각 영역을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2에 있어서, 시료(101)의 묘화 영역(10)은, 편향기(208)의 예를 들어 y 방향 편향 가능폭 또는 그보다도 약간 작은 폭으로 예를 들어 y 방향을 향해 직사각형의 복수의 스트라이프 영역(20)으로 가상 분할된다. 시료(101)의 묘화 처리는, 예를 들어 x 방향으로 묘화 처리를 진행시킴으로써 스트라이프 영역(20) 단위로 실행되게 된다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 레이저 측장 장치의 측정 위치를 나타내는 개념도이다. 도 3에 있어서, XY 스테이지(105)에는 직교하는 2변을 따라서 반사 미러(30, 32)가 배치되어 있다. 여기에서는, x 방향(제1 방향)으로 반사면이 위치하게 반사 미러(30)(제1 미러)가, y 방향(제2 방향)으로 반사면이 위치하게 반사 미러(32)(제2 미러)가 배치된다. 그리고, 레이저 측장 장치(124)는, x 방향으로 반사면이 위치하도록 배치된 반사 미러(30)에 레이저를 조사하게 배치된다. 레이저 측장 장치(126)는, y 방향으로 반사면이 위치하도록 배치된 반사 미러(32)에 레이저를 조사하게 배치된다. 또한, 모터(222)는, XY 스테이지(105)를 x 방향으로 이동시키고, 모터(224)는, XY 스테이지(105)를 y 방향으로 이동시킨다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 반사 미러에 굽힘 변형이 발생한 모습의 일례와 레이저 스폿 직경의 관계의 일례를 나타내는 개념도이다. 반사 미러(30, 32)는, 그 가공 기술의 향상으로부터 그 가공 정밀도로서 반사면에 수mm 오더(예를 들어, 5mm) 이상의 파장을 갖는 변형(요철)이 발생하지 않도록 제조되게 되기까지 하였지만, 그래도 반사면을 완전한 평면으로 가공하는 것은 곤란하다. 또한, 가공 정밀도를 더욱 향상시키려면 제조 비용이 대폭 증가되어버린다. 또는 반사면에 수mm 오더(예를 들어, 5mm) 이상의 파장을 갖는 변형(요철)이 발생하는 경우에는, 종래의 스테이지 위치 보정의 방법을 사용하여 대응하면 된다. 실시 형태 1에서는, 빔의 스폿 직경 d가 변형의 파장 λ보다도 작아지는 경우에 변형(요철)에 의해 야기되는 오차를 보정한다. 특히, 수mm 오더(예를 들어, 5mm) 미만의 파장을 갖는 변형(요철)에 의해 야기되는 오차를 보정하는 경우에 유효하다.
여기서, 반사 미러(30(32))의 반사면(스테이지의 위치 측정면)의 변형(요철)된 파장 λ에 대하여, 레이저 측장 장치(124(126))로부터 레이저빔(43)이 반사 미러(30(32))에 조사될 때의 빔 스폿 직경 d1이, 변형의 파장 λ 이상의 사이즈가 있으면, 스폿 직경 d1 내에 변형된 진폭 Δ의 최댓값과 최솟값이 포함되므로, 평균화 효과에 의해, 이러한 변형으로부터 기인하는 XY 스테이지(105)의 위치의 측정 오차는 무시할 수 있을 정도로 억제할 수 있다. 종래, 스폿 직경이, 예를 들어 10mm 정도 또는 그것보다 약간 작은 사이즈가 주로 사용되었다. 스폿 직경 d1이, 도 4에 나타낸 바와 같이, 적어도 변형의 파장 λ의 1/2 이상의 사이즈가 있으면, 스폿 직경 d1 내에 변형된 진폭 Δ의 최댓값과 최솟값이 포함될 수 있으므로 평균화 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 묘화 장치(100)의 설치 면적의 관계상, 장치 구성의 소형화가 주류로 되게 되었기 때문에, 반사 미러(30(32))를 조사하는 레이저의 스폿 직경을 작게 함으로써, 레이저 측장 장치(124(126))의 시스템 구성을 소형화하여, 장치 전체 구성의 소형화를 목표로 삼고 있다. 이에 수반하여, 도 4에 나타낸 바와 같이, 레이저 측장 장치(124(126))로부터 레이저빔(42)이 반사 미러(30(32))에 조사될 때의 빔 스폿 직경 d2가, 변형의 파장 λ의 1/2보다도 작아지면, 그때까지 평균화 효과로 가려져 있던 미소 변형에 의해, 레이저 측장 장치(124(126))에 의해 측정되는 XY 스테이지(105)의 위치의 오차가 현저하게 나타나게 되었다. 그 때문에 빔 편향 위치에 오차가 발생해버리게 된다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 기판 상에 형성된 평가 패턴의 위치의 어긋남량의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에서는, 종축에 묘화된 평가 패턴의 y 방향의 설계 위치로부터의 위치의 어긋남량, 횡축에 묘화된 평가 패턴의 x 방향 위치를 나타낸다. 또한, 도 5에서는, 차광막 상에 레지스트가 도포된 기판 상에, 평가 패턴으로서 x 방향으로 직선으로 연장되는 라인 패턴을 묘화 장치(100)로 묘화하고, 현상, 애싱 및 에칭 처리를 거쳐서 얻어진 패턴의 일부 위치를 위치 측정기에 의해 측정한 결과를 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 측정 결과에 노이즈 성분이 포함되어 있지만, 전체적인 경향으로서, y 방향으로 어떤 진폭을 갖는 변형이 발생하였음을 알 수 있다. 평가 패턴의 y 방향 위치에 대해서도 동일하게 변형이 발생할 수 있음은 물론이다.
그래서, 실시 형태 1에서는, 레이저 측장 장치(124(126))로부터 조사되는 레이저빔의 반사 미러(30(32)) 상에서의 스폿 직경이 작아진 경우에 발생하는 스테이지 위치의 측정 오차를 보정한다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 6에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법은, x 방향 가변 y 방향 위치 측정 공정(S102)과, y 방향 가변 x 방향 위치 측정 공정(S104)과, x 방향 가변 y 방향 변형량 Δy 연산 공정(S106)과, y 방향 가변 x 방향 변형량 Δx 연산 공정(S108)과, 2차원 맵 작성 공정(S110)과, 샷 데이터 생성 공정(S112)과, 패턴 좌표 보정 공정(S114)과, 묘화 공정(S116)이라는 일련의 공정을 실시한다. 이러한 일련의 공정 중, x 방향 가변 y 방향 위치 측정 공정(S102)과, y 방향 가변 x 방향 위치 측정 공정(S104)과, x 방향 가변 y 방향 변형량 Δy 연산 공정(S106)과, y 방향 가변 x 방향 변형량 Δx 연산 공정(S108)과, 2차원 맵 작성 공정(S110)과, 패턴 좌표 보정 공정(S114)은 스테이지 기구의 위치 보정 방법에 상당한다.
x 방향 가변 y 방향 위치 측정 공정(S102)으로서, 레이저 측장 장치(126)(제1 레이저 측장 장치)는, XY 스테이지(105)의 y 방향(제1 방향)으로의 이동이 고정된 상태에서, 레이저빔이 XY 스테이지(105)에 조사되는 스폿 직경 이하의 간격으로 x 방향(제2 방향)으로 XY 스테이지(105)를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, XY 스테이지(105)의 y 방향 위치를 측정한다. 구체적으로는, 스테이지 제어 회로(122)에 의한 제어 하에, 모터(224)의 회전축을 고정하여 XY 스테이지(105)를 y 방향으로 이동시키지 않도록 한다. 그리고, 스테이지 제어 회로(122)에 의한 제어 하에, 모터(222)의 회전축을 소정의 회전각씩 회전시켜, XY 스테이지(105)를 x 방향으로 소정의 이동량만큼 스테핑 이동시킨다. 그리고, XY 스테이지(105)가 스테핑 이동할 때마다, 배치 위치가 고정되어 있는 레이저 측장 장치(126)로부터 XY 스테이지(105)의 반사 미러(32)에 측정용 레이저를 조사하고, 반사 미러(32)로부터의 반사광을 수광하여, 반사광과 기준광 사이의 레이저 간섭 원리에 의해 XY 스테이지(105)까지의 y 방향 거리를 측정한다. 레이저 측장 장치(126)는, y 방향 거리의 각 데이터를 사용하여, x 방향의 각 위치에 있어서의 XY 스테이지(105)의 y 방향 위치 yj를 측정(연산)한다. 측정된 XY 스테이지(105)의 y 방향 위치 yj의 각 측정 데이터는, y 방향 위치 측정부(52)로 출력된다. 또는, 레이저 측장 장치(126)에 의해 각 위치의 y 방향 거리를 측정하고, y 방향 위치 측정부(52)에 의해 y 방향 거리의 각 데이터를 사용하여, x 방향의 각 위치에 있어서의 XY 스테이지(105)의 y 방향 위치 yj를 측정(연산)해도 된다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 측정 간격의 일례를 나타내는 도면이다. XY 스테이지(105)의 y 방향 위치 yj는, 상술한 바와 같이, 스폿 직경 이하의 간격으로 측정한다. 이에 의해, 반사 미러(32)의 반사면에 대해서 x 방향으로 간극없이, 거리를 측정할 수 있다. 보다 바람직하게는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 스폿 직경 이하의 간격으로서, 스폿 직경(40)보다도 작은 값이 사용되면 적합하다. 측정 영역의 일부가 겹친 쪽이, 미러 변형에 의한 측정 오차를 작게 할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 스폿 직경(40)의 1/2 이하의 간격으로 측정하면 된다. 측정 영역의 겹침 비율이 큰 쪽이, 미러 변형에 의한 측정 오차를 더욱 작게 할 수 있다.
y 방향 가변 x 방향 위치 측정 공정(S104)으로서, 레이저 측장 장치(124)(제2 레이저 측장 장치)는, XY 스테이지(105)의 x 방향(제2 방향)으로의 이동이 고정된 상태에서, 레이저빔이 XY 스테이지(105)에 조사되는 스폿 직경 이하의 간격으로 y 방향으로 XY 스테이지(105)를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, XY 스테이지(105)의 x 방향 위치를 측정한다. 구체적으로는, 스테이지 제어 회로(122)에 의한 제어 하에, 모터(222)의 회전축을 고정시켜 XY 스테이지(105)를 x 방향으로 이동시키지 않도록 한다. 그리고, 스테이지 제어 회로(122)에 의한 제어 하에, 모터(224)의 회전축을 소정의 회전각씩 회전시켜, XY 스테이지(105)를 y 방향으로 소정의 이동량만큼 스테핑 이동시킨다. 그리고, XY 스테이지(105)가 스테핑 이동할 때마다, 배치 위치가 고정되어 있는 레이저 측장 장치(124)로부터 XY 스테이지(105)의 반사 미러(30)에 측정용 레이저를 조사하고, 반사 미러(30)로부터의 반사광을 수광하여, 반사광과 기준광 사이의 레이저 간섭 원리에 의해 XY 스테이지(105)까지의 x 방향 거리를 측정한다. 레이저 측장 장치(124)는, x 방향 거리의 각 데이터를 사용하여, y 방향의 각 위치에 있어서의 XY 스테이지(105)의 x 방향 위치 xi를 측정(연산)한다. 측정된 XY 스테이지(105)의 x 방향 위치 xi의 각 측정 데이터는, x 방향 위치 측정부(54)로 출력된다. 또는, 레이저 측장 장치(124)에 의해 각 위치의 x 방향 거리를 측정하고, x 방향 위치 측정부(54)에 의해 x 방향 거리의 각 데이터를 사용하여, y 방향의 각 위치에 있어서의 XY 스테이지(105)의 x 방향 위치 xi를 측정(연산)해도 된다.
x 방향 위치 xi의 측정에 있어서도, 상술한 바와 같이, 스폿 직경 이하의 간격으로 측정한다. 보다 바람직하게는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 스폿 직경 이하의 간격으로서, 스폿 직경(40)보다도 작은 값이 사용되면 적합하다. 더욱 바람직하게는, 스폿 직경(40)의 1/2 이하의 간격으로 측정하면 된다. 여기에서는, y 방향 위치 yj를 측정한 간격과 동일한 간격으로 측정하면 된다.
또한, x 방향 위치 xi의 측정 및 y 방향 위치 yj의 측정에 있어서는, 시료(101)를 XY 스테이지(105) 상에 적재한 상태에서 행하면 적합하다. 이에 의해, 시료(101)의 하중에 의한 휨 등의 영향도 포함하여 측정할 수 있다. 시료(101)로서, 묘화 대상 마스크 블랭크스 외에도, 레지스트가 도포되지 않은 크롬(Cr)막이 형성된 상태의 마스크 기판이어도 된다. 또는, 레지스트 및 크롬(Cr)막이 형성되지 않은 유리 기판이어도 된다.
또한, x 방향 위치 xi의 측정 및 y 방향 위치 yj의 측정은, 각각 복수회 행하면 적합하다. 그리고, 복수회의 측정에서 얻어진 측정 결과의 평균값을 사용함으로써 측정 오차를 경감시킬 수 있다.
또한, x 방향 위치 xi 및 y 방향 위치 yj의 측정은, 전자빔(200)의 광축 중심이, XY 스테이지(105) 상에 시료(101)를 적재한 경우의 시료(101)의 묘화 영역(10) 내에 위치하는 최대 영역의 x 방향 사이즈 Ｌ'x의 범위(도 3)와 y 방향 사이즈 Ｌ'y의 범위(도 3)에 대하여 행하면 된다. 또는, 편향기(208)가 시료(101)의 묘화 영역(10) 내에 전자빔(200)을 편향 가능한 최대 영역의 x 방향 사이즈 Ｌ'x의 범위(도 3)와 y 방향 사이즈 Ｌ'y의 범위(도 3)에 대하여 행하는 경우여도 상관없다. 측정 범위가 반사 미러(30, 32) 전체에 미치지 않으므로 측정 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한, 데이터양을 작게 할 수 있다.
도 8의 (A) 및 (B)는, 실시 형태 1에 있어서의 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다. 상술한 측정에 의해, 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이, XY 스테이지(105)의 반사 미러(30)의 y 방향으로 배열하는 각 반사 위치에서 동일한 x 방향 위치를 측정한 경우의 반사 위치마다 얻어지는 x 방향 위치 xi(=x1, x2, x3, x4, x5, ···)를 알 수 있다. 동일하게, 도 8의 (B)에 나타낸 바와 같이, XY 스테이지(105)의 반사 미러(32)의 x 방향으로 배열하는 각 반사 위치에서 동일한 y 방향 위치를 측정한 경우의 반사 위치마다 얻어지는 y 방향 위치 yj(=y1, y2, y3, y4, y5, ···)를 알 수 있다.
x 방향 가변 y 방향 변형량 Δy 연산 공정(S106)으로서, y 방향 변형 Δy 연산부(56)(제1 변형량 연산부)는, x 방향의 각 위치에 있어서 측정된 XY 스테이지(105)의 y 방향 위치 yj에 기초하여, x 방향의 각 위치에 있어서의 y 방향으로의 XY 스테이지(105)의 위치의 변형량 Δyj를 연산한다. 구체적으로는, y 방향 위치 yj로부터 y 방향 위치 yj를 측정할 때 기준으로 한 y 방향 설계 위치를 차감한 차분값을 변형량 Δyj로서 연산하면 된다. 이러한 연산에 의해, 반사 미러(32)의 x 방향으로 배열하는 각 반사 위치에 있어서의 변형량 Δyj(=Δy1, Δy2, Δy3, Δy4, Δy5, ···)를 알 수 있다.
y 방향 가변 x 방향 변형량 Δx 연산 공정(S108)으로서, x 방향 변형 Δx 연산부(58)(제2 변형량 연산부)는, y 방향의 각 위치에 있어서 측정된 XY 스테이지(105)의 x 방향 위치 xi에 기초하여, y 방향의 각 위치에 있어서의 x 방향으로의 XY 스테이지(105)의 위치의 변형량 Δxi를 연산한다. 구체적으로는, x 방향 위치 xi로부터 x 방향 위치 xi를 측정할 때 기준으로 한 x 방향 설계 위치를 차감한 차분값을 변형량 Δxi로서 연산하면 된다. 이러한 연산에 의해, 반사 미러(30)의 y 방향으로 배열하는 각 반사 위치에 있어서의 변형량 Δxi(=Δx1, Δx2, Δx3, Δx4, Δx5, ···)를 알 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 1에서는, 변형량 Δxi 및 변형량 Δyj에 대해서, 각각 1차원 데이터를 얻을 뿐이므로, 데이터양을 저감시킬 수 있다. 또한, 시료(101)의 묘화 영역(10) 내에 위치하는 최대 영역의 x 방향 사이즈 Ｌ'x의 범위(도 3)와 y 방향 사이즈 Ｌ'y의 범위(도 3)에 대하여 행하면 되므로, 그 만큼 데이터양을 저감시킬 수 있다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 미러 변형의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 미러(30, 32)의 미소 변형된 진폭 Δ는 일정한 것만은 아니다. 따라서, y 방향의 각 위치에 있어서의 XY 스테이지(105)의 x 방향 위치 xi와 x 방향의 각 위치에 있어서의 XY 스테이지(105)의 y 방향 위치 yj를 측정함으로써, 정확한 변형량을 얻을 수 있다.
2차원 맵 작성 공정(S110)으로서, 2차원 맵 작성부(60)는, XY 스테이지(105)의 위치의 변형량의 2차원 맵(Δxi, Δyj)을 작성한다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 2차원 맵의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10의 예에서는, 측정점으로서, x 방향 위치 i를 1 내지 5까지, y 방향 위치 j를 1 내지 5까지 측정한 경우의 2차원 맵을 나타내고 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 실시 형태 1에 있어서의 2차원 맵(Δxi, Δyj)에서는, y 방향의 각 위치에 있어서의 x 방향의 각 위치에서의 x 방향으로의 XY 스테이지(105)의 위치의 변형량으로서, 측정된 x 방향의 각 위치에 있어서의 y 방향으로의 XY 스테이지(105)의 위치의 변형량 Δyj를 적용한다. x 방향의 각 위치에 있어서의 y 방향의 각 위치에서의 x 방향으로의 XY 스테이지(105)의 위치의 변형량으로서, 측정된 y 방향의 각 위치에 있어서의 x 방향으로의 XY 스테이지(105)의 위치의 변형량 Δxi를 적용한다. 바꿔 말하면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 실시 형태 1에 있어서의 2차원 맵에서는, x축 방향으로 인덱스 j가 커져 간다. 또한, y축 방향으로 인덱스 i가 커져 간다. 그리고, x축 방향으로 배열하는 각 y 방향 열에는, 동일한 변형량 Δyj가 정의된다. 또한, y축 방향으로 배열하는 각 x 방향 열에는, 동일한 변형량 Δxi가 정의된다. 이상과 같이 작성된 2차원 맵(Δxi, Δyj)은, 기억 장치(142)에 저장된다.
도 11의 (A) 및 (B)는, 실시 형태 1에 있어서의 2차원 맵을 설명하기 위한 도면이다. 도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, x 방향 위치 xi 및 y 방향 위치 yj를 측정함으로써, 변형량 Δxi와 변형량 Δyj를 구할 수 있다. 그리고, 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, y 방향을 향해 변화되는 변형량 Δxi의 수열을, x축 방향의 각 위치에 배열한다. 동일하게, x 방향을 향해 변화되는 변형량 Δyj의 수열을, y축 방향의 각 위치에 배열한다. 이에 의해, 각 교점에서의 (Δxi, Δyj)가 그 위치에서의 변형량이 된다.
이상에 의해, 전자빔(200)의 광축 중심이, XY 스테이지(105) 상에 시료(101)를 적재한 경우의 시료(101)의 묘화 영역(10) 내에 위치하는 최대 영역 내의 각 위치에 있어서의 변형량의 2차원 맵(Δxi, Δyj)을 얻을 수 있다. 반사 미러(30, 32) 전체에 대하여 측정할 필요가 없으므로, 데이터양을 저감시킬 수 있다.
샷 데이터 생성 공정(S112)으로서, 샷 데이터 생성부(50)는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 판독하고, 복수단의 데이터 변환 처리를 행하고, 장치 고유의 샷 데이터를 생성한다. 묘화 데이터에는, 복수의 도형 패턴이 정의된다. 그러나, 묘화 장치(100)로 도형 패턴을 묘화하기 위해서는, 1회의 빔 샷으로 조사할 수 있는 사이즈로 묘화 데이터에 정의된 도형 패턴을 분할할 필요가 있다. 그래서, 샷 데이터 생성부(50)는, 실제로 묘화하기 위해서, 각 도형 패턴을 1회의 빔 샷으로 조사할 수 있는 크기로 분할하여 샷 도형을 생성한다. 그리고, 샷 도형마다 샷 데이터를 생성한다. 샷 데이터에는, 예를 들어 도형종, 도형 사이즈 및 묘화 위치(x, y)(조사 위치)라는 도형 데이터가 정의된다. 그 밖에, 조사량에 따른 조사 시간이 정의된다. 샷 데이터는 샷순으로 정렬되어 정의된다. 생성된 샷 데이터는, 기억 장치(142)에 일시적으로 저장해두면 된다. 편향 제어 회로(130)는, 생성된 샷 데이터를 샷순으로 판독해가게 된다.
패턴 좌표 보정 공정(S114)으로서, 보정부(62)는, 2차원 맵에 정의된 변형량(Δxi, Δyj)을 사용하여, XY 스테이지(105) 상에 적재되는 시료(101) 상의 위치를 나타내는 위치 데이터를 보정한다. 실시 형태 1에서는, 전자빔(200)을 사용하여 시료(101) 상에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터에 정의되는 패턴의 좌표를 보정함으로써, 이러한 위치 데이터를 보정한다. 예를 들어, 기억 장치(142)에 저장된 샷 데이터에 정의되는 패턴의 좌표를 보정한다. 또는, 샷 데이터에 생성하기 전의 묘화 데이터에 정의된 도형 패턴의 좌표를 보정해도 된다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 스테이지 위치와 묘화 위치의 관계를 나타내는 도면이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 스테이지 좌표계의 원점 O에 있는 장치에 있어서, 점 P의 위치에 패턴을 묘화하는 경우를 생각한다. 샷 데이터(패턴 데이터)에는 묘화해야 할 위치는 장치의 원점으로부터의 위치 XW(벡터로 나타냄)가 기술되어 있다. 실제의 묘화 시에는 스테이지 이동과 편향의 조합으로 빔을 XW의 위치에 조사한다. 그로 인해 최초에 계획된 위치 XL(벡터로 나타냄)의 부근으로 스테이지를 이동시킨다. 이러한 스테이지 위치 XL은 레이저 측장 장치(124, 126)에 의해 측정된다. 그리고, 편향 제어 회로(130)에서는, 묘화 위치 XW와 XL의 차분 XM(벡터로 나타냄)을 다음과 같이 산출한다.
XM=XW-XL
그리고, 차분 XM을 편향량으로서 산출하고, 전자빔(200)을 조사한다.
그러나, 반사 미러(30, 32)의 변형에 의해, 레이저 측장 장치(124, 126)에 의해 측정되는 스테이지 위치 XL에는, 변형 오차(Δxi, Δyj)가 포함되어 있다. 그래서, 실시 형태 1에서는, 미리, 이러한 변형 오차(Δxi, Δyj)를 보정하는 보정량(-Δxi, -Δyj)을 샷 데이터(패턴 데이터)에 정의되는 패턴의 원점으로부터의 위치 XW(벡터로 나타냄)에 가산함으로써 보정한다.
도 13의 (A) 및 (B)는, 실시 형태 1에 있어서의 샷 데이터의 포맷의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13의 (A)에서는, 미러 변형에 기인한 스테이지 위치의 변형 오차를 보정하기 전의 샷 데이터의 포맷을 나타내고 있다. 샷 데이터에는, 예를 들어 도형종(도형 코드) k, 좌표(x, y)(조사 위치) 및 도형 사이즈(Lx, Ly)라는 도형 데이터가 정의된다. 변형 오차를 보정함으로써, 도 13의 (B)에 나타낸 바와 같이, 좌표(x, y)가 좌표(x-Δxi, y-Δyj)로 보정된다. 이러한 경우의 인덱스 i, j는, 당해 샷 도형이 묘화되는 경우의 XY 스테이지(105)의 위치를 측정할 때의 반사 미러(30, 32)에 있어서의 레이저의 스폿 위치를 나타내는 것은 물론이다. 묘화 위치 XW는, XY 스테이지(105)의 위치 XL로부터 편향기(208)의 편향 가능 범위 내에 한정되므로, 시료(101)의 묘화 영역(10)분에 상당하는 2차원 맵을 작성해두면, 각 묘화 위치 XW에 대하여 보정하기 위한 데이터를 얻을 수 있다. 각 샷 도형을 묘화하는 경우의 스테이지 위치 XL은, 묘화 제어부(64)에 의해 미리 계획해두면 된다. 보정 후의 샷 데이터는 기억 장치(142)에 저장된다.
묘화 공정(S116)으로서, 묘화 기구(150)는, 전자빔(200)을 사용하여, 보정된 위치 데이터에 기초하여 시료(101) 상에 패턴을 묘화한다. 우선은, 편향 제어 회로(130)는, 레이저 측장 장치(124, 126)에 의해 측정된 XY 스테이지(105)의 위치(Ｘ', Ｙ')를 입력하고, 이러한 XY 스테이지(105)의 위치(Ｘ', Ｙ')를 사용하여, 샷 도형마다, 묘화 위치(x-Δxi, y-Δyj)에 전자빔을 조사하기 위한 편향량을 연산한다.
묘화 기구(150)는, 얻어진 편향량으로 전자빔(200)이 편향되어, 소정의 패턴을 묘화한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 편향 제어 회로(130)에서는, 연산된 예를 들어 편향기(208)로의 편향량을 나타내는 디지털 신호를 출력한다. 그리고, 디지털 신호는 DAC 증폭기(132)에서 아날로그 변환되어, 증폭되고, 편향 전압이 되어 편향기(208)에 인가된다. 묘화 기구(150)에서의 동작은 이하와 같게 된다.
전자총(201)으로부터 나온 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 직사각형의 구멍을 갖는 제1 애퍼쳐(203) 전체를 조명한다. 여기서, 전자빔(200)을 먼저 직사각형으로 성형한다. 그리고, 제1 애퍼쳐(203)를 통과한 제1 애퍼쳐상의 전자빔(200)은, 투영 렌즈(204)에 의해 제2 애퍼쳐(206) 상에 투영된다. 이러한 제2 애퍼쳐(206) 상에서의 제1 애퍼쳐상의 위치는, 편향기(205)에 의해 편향 제어되고, 빔 형상과 치수를 변화(가변 성형)시킬 수 있다. 통상, 샷마다, 빔 형상과 치수를 변화시키는 경우가 많다. 동일한 빔 형상과 치수의 빔을 연속해서 샷하는 경우도 있음은 물론이다. 그리고, 제2 애퍼쳐(206)를 통과한 제2 애퍼쳐상의 전자빔(200)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점을 맞추어, 편향 제어 회로(130)에 제어된 편향기(208)에 의해 편향되고, 스테이지 제어 회로(122)에 제어된 모터(222, 224)에 의해 구동되어 연속 이동하는 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)의 원하는 위치에 조사된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 스테이지 기구의 미러(30, 32)의 미소 변형에 대한 스테이지 기구의 위치 보정을 행할 수 있다. 따라서, 레이저 측장 장치(124, 126)로부터 XY 스테이지(105)에 조사하는 레이저의 미러면 상에서의 스폿 직경을 작게 하는 경우에도 고정밀도의 위치에 패턴을 묘화할 수 있다.
또한, 시료(101)가 XY 스테이지(105) 상의 설정되어 있는 설계 위치로부터 어긋나게 적재된 경우, 시료(101)에 미리 작성되는 얼라인먼트 마크를 스캔함으로써, 시료(101)의 어긋남량을 파악할 수 있다. 시료(101)의 어긋남량을 파악할 수 있으면, 묘화 제어부(64)는, 이러한 어긋남량을 가산한 위치에 패턴을 묘화하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 실시 형태 1에 있어서의 변형량의 2차원 맵은, 당초의 설계 위치에 배치되는 것을 전제로 시료(101)의 묘화 영역(10)분의 데이터가 정의된다. 따라서, 시료(101)의 적재 위치가 어긋나면 변형량의 2차원 맵에 정의되지 않은 XY 스테이지(105) 위치에 있어서 전자빔(200)을 조사할 수도 있다. 이러한 경우에는, 묘화 영역(10)의 단부에서 발생하고 있는 변형이 반복해 발생한다고 가정하여, 묘화 영역(10)의 단부 데이터를 유용하여 보정하면 된다.
실시 형태 2.
실시 형태 1에서는, 레이저 측장 장치(124, 126)으로부터 XY 스테이지(105)에 조사하는 레이저의 미러면 상에서의 스폿 직경이 작아진 경우에 발생하는 스테이지 위치의 측정 오차를 보정하는 경우에 대하여 설명하였다. 스테이지 기구의 미러(30, 32)의 미소 변형에 대한 스테이지 기구의 위치 보정을 행하는 방법은 이것에 한정하는 것은 아니다. 실시 형태 2에서는, 레이저 측장 장치(124, 126)로부터 XY 스테이지(105)에 조사하는 레이저의 미러면 상에서의 스폿 직경 d를 가변하도록 조정함으로써, 위치 보정을 행하는 구성에 대하여 설명한다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
도 14는, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 14에 있어서, 제어 계산기(110) 내에, y 방향 위치 측정부(52), x 방향 위치 측정부(54), y 방향 변형 Δy 연산부(56), x 방향 변형 Δx 연산부(58), 2차원 맵 작성부(60) 및 보정부(62) 대신에 스폿 직경 연산부(66) 및 조리개 조정부(68)가 배치된 점 이외에는, 도 1과 동일하다.
샷 데이터 생성부(50), 묘화 제어부(64), 스폿 직경 연산부(66) 및 조리개 조정부(68)라는 각 「~부」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 또는 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 또는, 다른 처리 회로(별도의 처리 회로)를 사용해도 된다. 샷 데이터 생성부(50), 묘화 제어부(64), 스폿 직경 연산부(66) 및 조리개 조정부(68) 내에 필요한 입력 데이터 또는 연산된 결과는 그 때마다 메모리(112)에 기억된다.
도 15는, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 15에 있어서, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 방법은, 요철 파장 측정 공정(S202)과, 스폿 직경 연산 공정(S204)과, 조리개 조정 공정(S206)과, 묘화 공정(S208)이라는 일련의 공정을 실시한다.
요철 파장 측정 공정(S202)으로서, 시료(101)를 적재하는 XY 스테이지(105)의 위치를 레이저 간섭법에 의해 측정하기 위한 레이저빔의 조사를 받는, y 방향(제1 방향)으로 연장되는 XY 스테이지(105)의 반사 미러(30)의 반사면(제1 면)과 y 방향과 직교하는 x 방향(제2 방향)으로 연장되는 XY 스테이지(105)의 반사 미러(32)의 반사면(제2 면)의 요철 파장을 측정한다. 구체적으로는, 형상 측정 장치를 사용하여, 반사 미러(30, 32)에 대하여 각각 반사면의 요철을 측정한다. 형상 측정 장치로서, 예를 들어 레이저 변위계, 공초점식 변위계, 정전 용량식 측정 장치 및 헤테로다인 간섭계 등, 적절히 사용하여 측정하면 된다. 측정된 반사 미러(30, 32)의 요철 데이터로부터 요철 변형의 파장 λ를 연산한다. 얻어진 요철 변형의 파장 λ 데이터를 포함하는 요철 데이터는 묘화 장치(100)에 입력되고, 기억 장치(142)에 저장된다. 반사 미러(30, 32)의 반사면의 요철의 측정은, XY 스테이지(105)에 설치한 상태에서 측정되는 것이 바람직하지만, 떼어내어 측정해도 상관없다.
스폿 직경 연산 공정(S204)으로서, 스폿 직경 연산부(66)는, 반사 미러(30, 32)로 측정된 요철 파장 λ 이상의 레이저빔의 스폿 직경 d를 연산한다. 반사 미러(30)의 반사면의 스폿 직경 d와 반사 미러(32)의 반사면의 스폿 직경 d는 상이해도 상관없다. 이러한 경우, 스폿 직경 연산부(66)는, 반사 미러(30)를 위한 레이저빔 스폿 직경 d와 반사 미러(32)를 위한 레이저빔 스폿 직경 d를 연산한다. 요철 데이터에 파장 데이터가 포함되지 않은 경우에는, 스폿 직경 연산부(66)는, 요철 데이터로부터 요철 변형의 파장 λ를 연산하면 된다. 파장이 위치에 따라서 상이한 경우에는, 최댓값을 연산하면 된다. 최댓값이라고 해도, 여기에서는, 가공 기술을 초과하는, 예를 들어 수mm 오더 미만의 미소 변형의 파장을 연산하면 된다.
조리개 조정 공정(S206)으로서, 조리개 조정부(68)는, 반사 미러(30, 32)로 측정된 요철 파장 이상의 레이저빔의 스폿 직경이 되도록, 레이저빔의 광속 직경을 조정한다. 반사 미러(30)의 반사면의 스폿 직경 d와 반사 미러(32)의 반사면의 스폿 직경 d가 상이한 경우, 조리개 조정부(68)는, 반사 미러(30)로 측정된 요철 파장 이상의 레이저빔의 스폿 직경이 되도록, 반사 미러(30)용 레이저빔의 광속 직경을 조정하고, 반사 미러(32)로 측정된 요철 파장 이상의 레이저빔의 스폿 직경이 되도록, 반사 미러(32)용 레이저빔의 광속 직경을 조정한다.
도 16은, 실시 형태 2에 있어서의 레이저 측장 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 16에 있어서, 실시 형태 2에 있어서의 레이저 측장 장치(124, 126)에서는, 광원(70)으로부터 발생한 레이저광이, 렌즈(72)에 의해 평행광(광속 직경 D)으로 구부러져, 빔 스플리터(74)를 조사한다. 빔 스플리터(74)에 조사된 광은, 일부(예를 들어 1/2)의 광(42)이 통과하고, XY 스테이지(105)의 반사 미러(30(32))의 반사면에 조사된다. 또한, 잔부(예를 들어 1/2)의 광은 반사되고, 기준 반사판(76)의 반사면에 조사된다. 반사 미러(30(32))의 반사면으로부터의 반사광은, 빔 스플리터(74)에서 반사되어, 센서(78)에 조사된다. 기준 반사판(76)의 반사면으로부터의 반사광은, 빔 스플리터(74)를 통과하여, 센서(78)에 조사된다. 센서(78)에서는, 2개의 반사광을 사용하여 간섭 원리에 의해 반사 미러(30(32))까지의 거리를 측정한다. 이러한 경우에, 조리개 조정부(68)는, 레이저빔의 스폿 직경 d의 제어 신호를 레이저 측장 장치(124, 126)로 출력한다. 레이저 측장 장치(124, 126) 내에서는, 이러한 제어 신호에 따라서, 반사 미러(30(32))의 반사면 상에서의 스폿 직경이 연산된 스폿 직경 d가 되도록, 조리개의 개구 직경을 제어하여, 빔의 광속 직경을 조정한다. 도 16의 예에서는, 레이저 측장 장치(124, 126)로부터 평행광이 반사 미러(30(32))에 조사되는 경우를 나타냈지만 이것에 한정하는 것은 아니고, 평행광이 아닌 경우에도, 반사 미러(30(32))의 반사면 상에서의 스폿 직경이 조정되면 된다.
반사 미러(30(32))의 반사면 상에서의 스폿 직경 d가 측정된 요철 파장 이상으로 제어됨으로써, 요철 오차분을 평균화할 수 있다. 따라서, XY 스테이지(105)의 미러(30, 32)의 미소 변형에 대한 XY 스테이지(105)의 위치 보정을 행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 반사 미러(30)의 반사면의 스폿 직경 d와 반사 미러(32)의 반사면의 스폿 직경 d는 상이해도 상관없다. 반사 미러(30)의 반사면 상에서의 스폿 직경 d가 반사 미러(30)에서 측정된 요철 파장 이상으로 제어되고, 반사 미러(32)의 반사면 상에서의 스폿 직경 d가 반사 미러(32)에서 측정된 요철 파장 이상으로 제어된다.
묘화 공정(S208)으로서, 요철 파장 이상의 스폿 직경이 되도록, 광속 직경이 조정된 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해 XY 스테이지(105)의 위치를 측정한다. 그리고, 측정된 XY 스테이지(105)의 위치에 기초하여, 묘화 기구(150)는, 전자빔(200)을 사용하여 시료(101)에 패턴을 묘화한다.
실시 형태 2에서는, 지나치게 레이저 측장 장치(124, 126)로부터 반사 미러(30(32))의 반사면에 조사하는 레이저광의 스폿 직경을 작게 조여버리는 것이 아니라, 측정된 요철 파장 이상의 스폿 직경이 되도록 제어한다. 이에 의해, 스폿 직경 d 내로 변형된 진폭 Δ의 최댓값과 최솟값이 포함되므로, 평균화 효과에 의해, 이러한 변형에 기인하는 XY 스테이지(105)의 위치의 측정 오차는 무시할 수 있을 정도로 억제할 수 있다. 따라서, 묘화 데이터(샷 데이터)의 좌표 등을 보정할 필요를 없앨 수 있다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 상술한 예에서는, 싱글빔을 사용한 묘화 장치(100)에 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 멀티빔을 사용한 묘화 장치에 적용하는 경우에도 묘화하는 도형 패턴의 좌표를 변형량에 따라서 보정하면 된다.
또한, 장치 구성이나 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요한 장치 구성이나 제어 방법을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는, 기재를 생략했지만, 필요한 제어부 구성을 적절히 선택하여 사용하는 것은 물론이다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 스테이지 기구의 위치 보정 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치는, 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 시료를 적재하는 스테이지의 제1 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 레이저빔이 상기 스테이지에 조사되는 스폿 직경 이하의 간격으로 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 스테이지를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 상기 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 상기 스테이지의 상기 제1 방향 위치를 측정하고,
    상기 스테이지의 상기 제2 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 상기 스폿 직경 이하의 간격으로 상기 제1 방향으로 상기 스테이지를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 상기 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 상기 스테이지의 상기 제2 방향 위치를 측정하고,
    상기 제2 방향의 각 위치에 있어서 측정된 상기 스테이지의 상기 제1 방향 위치에 기초하여, 상기 제2 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 연산하고,
    상기 제1 방향의 각 위치에 있어서 측정된 상기 스테이지의 상기 제2 방향 위치에 기초하여, 상기 제1 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제2 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 연산하고,
    상기 제1 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제2 방향의 각 위치에서의 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 상기 제2 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 적용하고, 상기 제2 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제1 방향의 각 위치에서의 상기 제2 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 상기 제1 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제2 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 적용하는, 상기 스테이지의 위치의 변형량의 2차원 맵을 작성하고,
    상기 2차원 맵에 정의된 변형량을 사용하여, 상기 스테이지 상에 적재되는 상기 시료 상의 위치를 나타내는 위치 데이터를 보정하고,
    상기 스폿 직경은, 상기 스테이지의 위치 측정면의 변형의 파장의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 스테이지 기구의 위치 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스폿 직경 이하의 간격으로서, 상기 스폿 직경보다도 작은 값이 사용되는 것을 특징으로 하는 스테이지 기구의 위치 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 하전 입자빔을 사용하여 상기 시료 상에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터에 정의되는 패턴의 좌표를 보정함으로써, 상기 위치 데이터가 보정되는 것을 특징으로 하는 스테이지 기구의 위치 보정 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 방향의 각 위치에 있어서의 상기 스테이지의 상기 제1 방향 위치의 측정은, 상기 스테이지 상에 시료를 배치한 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지 기구의 위치 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 방향의 각 위치에 있어서의 상기 스테이지의 상기 제2 방향 위치의 측정은, 상기 스테이지 상에 시료를 배치한 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지 기구의 위치 보정 방법.
  7. 시료를 적재하는 스테이지의 위치를 레이저 간섭법에 의해 측정하기 위한 레이저빔의 조사를 받는, 제1 방향으로 연장되는 상기 스테이지의 제1 면과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 상기 스테이지의 제2 면의 요철 파장을 측정하고,
    측정된 상기 제1 면과 제2 면 중 적어도 한쪽의 상기 요철 파장 이상의 상기 레이저빔의 스폿 직경이 되도록, 상기 레이저빔의 광속 직경을 조정하고,
    상기 제1 면과 제2 면 중 적어도 한쪽의 상기 요철 파장 이상의 상기 스폿 직경이 되도록, 상기 광속 직경이 조정된 상기 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해 상기 스테이지 위치를 측정하는 스테이지 기구의 위치 보정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 측정된 상기 제1 면과 제2 면 중 적어도 한쪽의 상기 요철 파장 이상의 상기 레이저빔의 스폿 직경을 연산하고,
    연산된 스폿 직경을 사용하여, 상기 레이저빔의 상기 광속 직경이 조정되는 것을 특징으로 하는 스테이지 기구의 위치 보정 방법.
  9. 시료를 적재하는 이동 가능한 스테이지의 제1 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 레이저빔이 상기 스테이지에 조사되는 스폿 직경 이하의 간격으로 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 스테이지가 이동시켜지면서, 이동시켜진 위치마다, 상기 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 상기 스테이지의 상기 제1 방향 위치를 측정하는 제1 레이저 측장 장치와,
    상기 스테이지의 상기 제2 방향으로의 이동이 고정된 상태에서, 상기 스폿 직경 이하의 간격으로 상기 제1 방향으로 상기 스테이지를 이동시키면서, 이동시켜진 위치마다, 상기 레이저빔을 사용한 레이저 간섭법에 의해, 상기 스테이지의 상기 제2 방향 위치를 측정하는 제2 레이저 측장 장치와,
    상기 제2 방향의 각 위치에 있어서 측정된 상기 스테이지의 상기 제1 방향 위치에 기초하여, 상기 제2 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 연산하는 제1 변형량 연산 처리 회로와,
    상기 제1 방향의 각 위치에 있어서 측정된 상기 스테이지의 상기 제2 방향 위치에 기초하여, 상기 제1 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제2 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 연산하는 제2 변형량 연산 처리 회로와,
    상기 제1 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제2 방향의 각 위치에서의 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 상기 제2 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 적용하고, 상기 제2 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제1 방향의 각 위치에서의 상기 제2 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량으로서, 측정된 상기 제1 방향의 각 위치에 있어서의 상기 제2 방향으로의 상기 스테이지의 위치의 변형량을 적용하는, 상기 스테이지의 위치의 변형량의 2차원 맵을 작성하는 2차원 맵 작성 처리 회로와,
    상기 2차원 맵에 정의된 변형량을 사용하여, 상기 스테이지 상에 적재되는 상기 시료 상의 위치를 나타내는 위치 데이터를 보정하는 보정 처리 회로와,
    상기 시료를 적재하는 이동 가능한 상기 스테이지와, 하전 입자빔을 방출하는 방출원과, 상기 하전 입자빔을 편향시키는 편향기를 갖고, 하전 입자빔을 사용하여, 보정된 상기 위치 데이터에 기초하여 상기 시료 상에 패턴을 묘화하는 묘화 기구
    를 구비한 하전 입자빔 묘화 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스폿 직경 이하의 간격으로서, 상기 스폿 직경보다도 작은 값이 사용되는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
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